KR20090057449A

KR20090057449A - 전압 절환형 유전 물질 및 광-보조를 이용한 기판 장치 도금 기술

Info

Publication number: KR20090057449A
Application number: KR1020097008034A
Authority: KR
Inventors: 렉스 코소우스키; 로버트 플레밍
Original assignee: 쇼킹 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date: 2006-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-06-05
Also published as: US20080073114A1; WO2008036984A3; WO2008036984A2; JP2010504437A; CN101595535A; EP2067145A2

Abstract

전압 절환형 유전 물질 (VSD 물질)의 결합제 내에 분산, 혼합 또는 용해된 광활성 성분을 갖는 VSD 물질을 일정 두께 포함하는 기판을 이용하여 전해도금 공정이 수행된다. 도전 소자의 패턴은, 상기 두께 및 VSD 물질로 빛을 조사하여 발생되는 전압을 부분적으로 이용하여 VSD 물질을 유전 상태에서 도전 상태로 절환시킴으로써 기판 상에 형성될 수 있다.

Description

전압 절환형 유전 물질 및 광-보조를 이용한 기판 장치 도금 기술{TECHNIQUE FOR PLATING SUBSTRATE DEVICES USING VOLTAGE SWITCHABLE DIELECTRIC MATERIAL AND LIGHT ASSISTANCE}

본 출원은 2006년 9월 24일 출원되고, 발명의 명칭이 "전류 용량 (current carrying capacity)이 높은 전압 절환형 (voltage switchable) 장치 및 유전 물질 및 그의 전기도금 방법"인 미국 가특허출원 번호 60/826,746 호에 대한 우선권을 주장하며, 전술한 우선권 출원은 그 전체가 참조로서 본원에 포함된다.

전류 운반 구조 (current carrying structure)는 일반적으로 기판에 일련의 제조 단계를 수행하는 공정을 이용하여 개발된다. 이러한 전류 운반 구조의 예는 인쇄 회로 기판, 인쇄 배선 기판, 집적 회로 (IC) 칩 패키지 기판, 백플레인 및 기타 마이크로전자형 회로소자를 포함한다.

상기 제조 단계는 전형적으로 에폭시-함침 유리 섬유 라미네이트와 같은 단단한 절연 물질 또는 폴리이미드와 같은 유연한 필름으로 제조된 기판 상에 수행된다. 구리와 같은 도전성 물질이 그라운드와 파워 플레인 (ground and power planes)을 포함하여 도체를 정하는 (defining) 패턴에 따라 형성된다.

일부 종래의 전류 운반 장치는 기판 위에 도전성 물질층을 형성함으로써 제 조된다. 다음에, 도전층 위에 마스크층이 증착된다. 마스크층은 노출되고 현상된다. 결과물인 패턴은 도전성 물질이 기판으로부터 제거될 선택 영역을 결정한다. 도전성 물질은 식각에 의해 선택 영역으로부터 제거된다. 이어서, 마스크층이 제거되어 기판 표면 상에 도전성 물질 패턴층을 제공한다.

일부 공정에서는, 진공 금속 증착에 의해 씨앗층 (seed layer)이 형성될 수 있다. 다른 알려진 공정에서는, 기판 상에 도전성 라인 및 패드를 증착하기 위해 무전해 공정이 사용된다. 도전성 물질이 기판에 부착되도록 하기 위하여 기판의 선택된 부분에 도금 용액이 적용되어 도전성 라인 및 패드 패턴을 형성한다.

제한된 풋프린트 내에서 이용가능한 회로소자를 최대화하기 위해서, 기판 장치는 때때로 다중 기판을 채용하거나, 구성부품 (componentry) 및 회로소자를 포함하는 하나의 기판의 양쪽 표면을 이용한다. 어떤 경우이든 결론은, 상이한 기판 표면 위에 부품들 간의 전기 통신을 달성하기 위하여, 하나의 장치 내 다중 기판 표면은 서로 연결될 필요가 있다는 것이다.

종래의 장치는 기판을 통하여 확장되는 슬리브 또는 비아를 개발한다. 다중 기판 장치에서, 비아는 적어도 하나의 기판을 통해 연장되어 이 기판의 한 표면과 다른 기판의 표면을 서로 연결한다. 상기 슬리브 또는 비아는 도전층을 쌓아 제공되어 서로 연결될 기판 측 간에 전기 접속을 달성한다. 이러한 방식으로, 동일 기판의 두 개의 표면 또는 상이한 기판의 표면 상의 전기 부품 (electrical component) 및 회로소자 사이에 전기적 연결이 달성된다.

종래의 장치에서, 도전성 물질로 표면을 시딩 (seeding)함으로써 비아를 도 금할 수 있다. 전해 공정 동안, 시딩된 입자 및 도금 물질 사이에 형성된 결합에 의해 비아의 표면이 도금된다.

다른 장치에서, 비아는 접착제를 이용하여 도전성 물질층을 가질 수 있다. 이러한 장치에서, 비아 및 도전성 물질 사이의 결합은 사실상 기계적이다.

이하에서 전압 절환형 유전 물질 (voltage switchable dielectric material)이라 칭하는 특정 물질은 종래의 장치에서 과전압 보호를 제공하기 위해 사용되어 왔다. 이러한 물질의 전기 저항 특성은, 예를 들어 번개, 정전 방전 또는 전력 서지 (power surge)로부터의 전압 서지 (voltage surge)를 조절한다. 전압 절환형 유전 물질은 인쇄 회로 기판과 같은 일부 장치에 포함된다. 이러한 장치에서, 전압 절환형 유전 물질은 도전성 물질 및 기판 사이에 삽입되어 과전압 보호를 제공한다.

미국 특허 제 6,797,145호 (그 전체가 참조로서 본 출원에 포함됨)는 VSD 물질이 도전 소자 (conductive element)를 도금하는데 사용될 수 있는 방식으로 VSD 물질을 전류 운반 구조 내에서 이용하는 기술을 기재한다. 이러한 도금 기술은 또한 상기 장치가 ESD 현상을 다루는 능력을 가지도록 할 수 있다.

본 명세서에 기재된 구현예들은 광활성 전압 절환형 유전 (VSD) 물질을 이용한 전기 부품 및 트레이스를 갖는 전해도금 기판을 제공한다. 특히, 구현예들은 광활성 VSD 물질층을 증착한 다음, 빛과 인가된 전압을 조합해 이용하여 VSD 물질을 도전 상태로 절환시킴으로써 전해도금 공정을 수행하는 것을 제공한다.

한 구현예에 따르면, VSD 물질층은, 도금되거나 전해도금 또는 금속 공정을 수행할 기판의 표면, 장치 또는 부품 상에 제공된다. 상기 층을 포함하는 VSD 물질은 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가함으로써 유전 상태로부터 도전 상태로 절환될 수 있다. 특히, VSD 물질을 도전 상태로 절환시키기 위하여 문턱 수준을 초과하는 전압이 VSD 물질층에 인가될 수 있다. 하나 이상의 구현예는 VSD 물질이, 전자/구멍 짝을 생성함으로써 빛에 반응하는 광활성 입자 또는 성분을 매트릭스 또는 결합제 (binder) 조성물 내에 분산, 혼합 또는 용해된 상태로 포함한다는 것을 제공한다. 전자/구멍 짝의 생성에 의해, 도금 용액 내 금속+ 이온 (예: Cu⁺²)을 금속으로 환원시키기 위한 전자를 이용하기 위해 활성화 에너지가 낮아질 수 있다. VSD 물질을 도전 상태로 절환시키는데 필요한 문턱 전압 수준을 감소시키기 위하여 빛이 VSD 물질에 인가되도록 상기 입자들이 VSD 물질 내에 분산될 수 있다 (예: 중합체 결합제의 일부로서). 일단 도전 상태에서는, VSD 물질층의 노출된 부분은, VSD 물질이 제공되는 표면에 적용되는 용액 또는 매질 내에 함유된 도전 소자들과 결합하는데 이용될 수 있다.

다른 이점들 중에서, 본 명세서에 기재된 일부 구현예는 종래의 전해도금 공정에서는 수행되는 하나 이상의 단계들을 없애는 전해도금 기술을 가능하게 한다. 또한, VSD 물질층의 사용은, 기판의 부품들을 정전 방전 (ESD) 및 다른 전기적 현상으로부터 보호하는 보호 특성으로서 VSD 물질의 집적을 용이하게 한다. 본 명세서에 기재된 구현예는 플레이트 인쇄 회로 기판 (PCBs), 표시 장치 및 백플레인, 집적 회로 장치 및 패키지, 반도체 부품 및 장치, 및 기타 기판 장치에 이용될 수 있다. 구현예들은 또한 폴리이미드로부터 형성된 것과 같은 유연한 기판 상에 도전성 물질을 형성하는데 이용될 수 있다. 또한, 구현예는, 포켓용 전기 장치 및 장치 내에 사용을 위해 모듈화한 패키지와 같이, 하우징의 집적 부분 및 완성 장치 또는 부품의 두께를 포함하는 장치 또는 그 부분 상의 도전성 또는 전류-운반 소자 또는 구성물 (formations)을 제공할 수 있다.

일반적으로 VSD 물질은 (i) 약간의 문턱 전압 또는 에너지가 없을 때는 유전 물질로 작용, (ⅱ) 문턱 전압/에너지 수준을 초과하는 전압 또는 에너지가 인가되면 도전성이 되는 특성을 나타내는 물질을 말한다. 문턱 전압/에너지 수준은 상이한 종류의 VSD 물질에 따라 다르지만, 일반적으로 전기 장치의 보통 작동 전압을 초과한다. 예를 들어, 도금 적용에서, VSD 물질의 문턱 전압 수준은 50 볼트를 초과할 수 있고, 50-1000 볼트 이상의 범위 내이다. 이러한 절환 특성의 결과, VSD 물질은, 일시적 전기 현상, 가장 뚜렷하게는 정전 방전 (ESD)으로부터 보호할 수 있는 일시적 전기 접속을 제공하는데 종종 사용된다.

더욱이, 하나 이상의 구현예에 따르면, VSD 물질은 전술한 전기적 특성을 나타내지만 그 조성물 내에서는 균일한 특성을 갖는다. 이러한 구현예에서, VSD 물질은 실질적으로 균일하게 분포되는 도전성 및/또는 반도전성 물질을 함유하는 매트릭스 또는 결합제로 구성된다.

한 구현예에 따르면, 전해도금 공정은 광활성 입자를 갖는 VSD 물질을 일정 두께 포함하는 기판을 이용하여 수행된다. 상기 두께 및 VSD 물질로 빛을 조사하여 (directing) 생성되는 전압을 부분적으로 이용하여 VSD 물질을 유전 상태에서 도전 상태로 절환시킴으로써, 도전 소자의 패턴이 기판 상에 형성될 수 있다.

다른 구현예에서, VSD 물질층을 포함하는 두께는 도전성 입자를 함유하는 매질 내에 침지되거나 그렇지 않으면 상기 매질에 노출된다. VSD 물질층은 광활성 입자를 포함하며 촉발성 (triggerable)이어서 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태에서 도전 상태로 절환된다. 집속광 (focused light)은 지정된 패턴에 따라 VSD 물질층으로 조사될 수 있다. 집속광은 지정된 패턴 내에서 확인된 VSD 물질의 선택 부분이 도전 상태로 촉발되는 것을 야기할 수 있어, 매질 내의 도전성 입자가 지정된 패턴에 따라 VSD 물질과 결합하도록 한다.

또한, 구현예는 도전성 입자 매질 내에서 제공되는 기판을 전해도금하는 시스템을 포함한다. 상기 시스템은 발광기 및 이 발광기를 제어하는 로직을 포함할 수 있다. 발광기는 집속광의 빔을 기판으로 조사할 수 있다. 로직은, 상기 빔이 제공될 위치를 제어할 수 있도록 구성된 발광기에 연결되거나 제공될 수 있다. 또한, 상기 로직은 기판 상에 형성되는 도전층의 원하는 패턴을 정하는 패턴 데이터를 이용하여 기판 상에 제공된 VSD 물질층 상의 발광기로부터 생성된 빔의 위치를 정하도록 구성될 수 있다. VSD 물질층은 광활성 성분을 포함할 수 있으며 촉발성일 수도 있어서 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태로부터 도전 상태로의 절환된다. 상기 발광기는, VSD 물질층의 선택 영역에, 이들 선택 영역에서 VSD 물질의 지정된 문턱 에너지를 초과하는 충분한 에너지를 제공하기 위한 빔을 조사하도록 구성될 수 있어, 선택 영역에서 VSD 물질이 유전 상태에서 도전 상태로 절환되도록 한다.

또한, 다른 구현예는 기판 장치의 제조 공정을 제어하는 제어 시스템을 제공한다. 상기 제어 시스템은 제조 공정에 데이터를 교신하는 하나 이상의 처리 자원 (process resources)을 포함할 수 있다. 상기 데이터는 제조 공정이 하기 단계를 수행하도록 하는 명령 (instruction) 또는 파라미터를 포함할 수 있다: (i) 광활성 입자로 형성된 전압 절환형 유전 (VSD) 물질을 포함하는 기판을 제공하는 단계; 및 (ⅱ) 기판 및 VSD 물질에 빛을 조사함으로써 생성되는 전압을 부분적으로 이용하여 VSD 물질을 유전 상태로부터 도전 상태로 절환시켜 전류-운반 소자의 패턴을 형성하는 단계.

도 1A-도 1G는 본 발명의 한 구현예에 따라, 광활성 VSD 물질을 이용한 전해도금 공정을 도시한다.

도 2A-도 2G는 본 발명의 다른 구현예에서, 도 1A-도 1G의 구현예로 기재한 전해도금 공정의 변형을 도시한다.

도 3A-도 3D는 하나 이상의 구현예에 따라, 소정의 패턴에 따른 VSD 층의 선택 부분으로 조사되는 고집속광의 이용을 도시한다.

도 4는 본 발명의 한 구현예에서, 도전 소자의 패턴 형성이 전해 (또는 금속 증착) 공정 동안 VSD 물질층 상에 형성되도록 할 목적에서, VSD 물질층으로 집속광의 인가를 이행하는 시스템을 도시한다.

도 5는 본 발명의 한 구현예에 따라, 하나 이상의 도전성 비아를 형성하기 위하여 전해도금을 수행하면서 기판 상에 빛과 VSD 물질의 조합을 이용하는 구현예를 도시한다.

도 6은 본 발명의 한 구현예에서, VSD 물질의 하부층을 이용한 초기 공정을 포함하여 다중 전해도금 또는 금속 증착 공정을 진행하는 기판의 단면을 도시한다.

도 7은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 구현예에 이용되는 제어 시스템을 도시한다.

광활성 VSD 물질

본 명세서에 기재된 구현예는 VSD 물질, 보다 구체적으로는 광-수용성 (light-receptive) VSD 물질의 이용을 포함하는 전해도금 기술을 제공한다. 본 명세서에 기재된 구현예에서 사용되는 VSD 물질의 예는 각각의 전체가 본 명세서에 참조로서 병합된 미국 출원 제11/881,896호 및 미국 출원 제11/829,951호에 개시된다. 전술한 바와 같이 광-수용성 VSD 물질은 결합제 및 광수용성 (photoreceptive)인 분산된 입자를 포함하는 조성물을 갖는다. 특히, 상기 입자는 빛을 흡수하면 전자/구멍 짝을 생성한다.

구현예에 따르면, VSD 물질은 분산된 풀러렌을 포함하는 결합제로부터 형성될 수 있다. 풀러렌은 우수한 전자 수용체로 알려져 있으며, 이러한 특성은 유기 광기전 장치 (organic photovoltaic device)를 개발하는데 이용된다. 전형적인 유기 광기전 장치에서, 풀러렌은 폴리티오펜 내에 분산되고, 투명 양극 및 음극 사이에 코팅된다. 빛을 비출 때 (cast), 전자/구멍 또는 여기자 (exciton)를 생성하는 폴리티오펜에 의해 빛이 흡수되고, 상기 여기자가 중합체-풀러렌 계면에 확산되고 풀러렌이 전자를 수용하여, 전자/구멍 짝을 분열한다. 본 명세서에 기재된 구현예는, 광-수용성 VSD 물질을 제조하기 위하여 유전성 중합체 내로 (풀러렌 또는 이산화 티탄과 같은) 광 흡수 입자 또는 물질을 블렌드함으로써 (선택적으로 금속 또는 반도체 입자가 첨가될 수 있음), 이러한 특성을 전해도금에 이용한다. 광 흡수 물질의 예는 펜타센, 페릴렌, 폴리티오펜/풀러렌, 및 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드 (CIGS) 및 실리콘 입자와 같은 공지의 광활성 중합체 및 물질을 포함한다. 후술하는 구현예에 기재된대로, 전해도금 중에, VSD 물질은 특정 전압 및 전류로 펄스화될 수 있고, 동시에 빛으로도 펄스화되어 더욱 효율적인 전해도금을 위한 기판 표면의 도전성을 증가시킨다. 빛이 흡수되고, 여기자가 생성되며, 전자 및 구멍이 이동되는 효율을 증가하기 위하여 유기 반도체도 사용될 수 있다. 유기 반도체의 예로는 폴리티오펜, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리(스티렌 술포네이트) (PEDOT/PSS), 올리고티오펜, 폴리아릴아민, 폴리페닐렌 비닐렌, 폴리비닐나프탈렌, 폴리실란 및 폴리아닐린을 들 수 있으나 이들로 한정되지 않는다. 유기 반도체 분자는 결합제 물질과 반응하기 위하여 기능기를 도입할 수 있는데, 예를 들어, 에폭시 매트릭스와 반응하기 위하여 카베졸 또는 나프탈렌은 아민기를 도입할 수 있다.

VSD 물질이 광활성 또는 기타의 광 반응성 (light responsive)이 되도록 할 목적으로, VSD 물질의 매트릭스의 결합제 내에 포함되기 위한 광활성 입자 및 물질의 많은 다른 예가 존재한다. 한 구현예에서, 이산화 티탄 입자가 VSD 물질의 결합제 내에 광활성 입자로서 분산된다. 또다른 변형에서는, (풀러렌 또는 이산화 티탄과 같은) 광활성인 다른 입자 또는 물질을 첨가하는 대신에, 예를 들어 산화 아연 또는 산화 세륨을 광활성 입자로서 사용할 수 있다.

본 명세서에 기재된 구현예는 전해도금 공정의 부분으로서 광-수용성 VSD 물질을 사용하는 것을 제공한다. 예를 들어, 풀러렌 또는 다른 광-수용성 입자가 결합제 또는 매트릭스 내에 균일하게 분산될 수 있다. 기판 (110)은 평면일 수도 비평면일 수도 있다.

빛의 인가로부터 전압 부가

도 1A-도 1G는 본 발명의 한 구현예에 따라, 광활성 VSD 물질을 이용한 전해도금 공정을 도시한다. 특히, 도 1A-도 1G에 기재된 구현예는, 제조시에 기판 또는 전기 장치 또는 부품의 다른 두께 상에 제공되는 VSD 물질층 위에 전기 소자 또는 부품을 형성하는 것을 제공한다.

도 1A-도 1G의 구현예에 의해 기재된 바와 같은 공정은 VSD 물질의 전기적 특성이, 소정의 패턴에 따른 도전성 (또는 전류-운반) 물질을 개발하는데 사용된다. 특히, 도 1A-도 1G의 구현예는 VSD 물질층을 도전 상태로 절환하는 것을 야기하는 에너지의 추가 성분을 제공하는 빛의 이용을 제공한다. 도전 상태에서, VSD 물질은, 전해도금 또는 금속-증착 공정으로 증착된 도전성 경화체 (conductive mass)를 수용할 수 있다.

도 1A에서, VSD 물질 (112)이 도전층 (108) 위에 하나의 층으로서 선택되고 제공되어 기판 (110) 또는 다른 전해도금 두께를 형성한다. 도전층 (108)은 예를 들어 플레이트 그리드 또는 와이어-메시로 제공될 수 있다. 다른 구현예는 도전층 (108)을 생략하거나 (받침 (backing)과 같이) 비도전층이 되도록 제공할 수도 있다. 다른 구현예에서 언급한 바와 같이, 선택된 조성물은 광활성 입자를 포함하는 방식과 같이 광활성일 수 있다. 광활성인 것에 더하여, 한 구현예는 VSD 물질 (112)이 특유한 전기적 특성을 가지도록 선택되거나 구성될 수 있음을 제공한다. 상기 특성은, 알려진 양의 VSD 물질이 적용되었을 때 VSD 물질이 유전 상태에서 도전 상태로 절환하는 것을 야기하는 에너지의 특징적인 측정을 포함한다. 어떤 적용에서, 상기 특징적인 측정은, VSD 물질층이 특정 환경에서 적용되었을 때 VSD 물질층의 일부 또는 모두가 도전 상태로 절환되도록 하는 알려진, 실험적으로 유도된 문턱 또는 특징적인 전압의 형태로 이루어질 수 있다. 본 명세서의 구현예는, 전해도금의 목적으로는 전체 VSD 층의 표면 깊이만 도전성으로 할 필요가 있다는 것을 인지한다. 앞으로 기재하게 되는 바와 같이, 기판 및/또는 VSD 물질 (112)층은, 전해도금 공정이 수행될 때 VSD 물질의 일부 또는 전부를 도전성으로 만들 것으로 예상되는 문턱 전압 수준보다 낮은 전압이 인가될 수 있다. 또한, VSD 층 (112)을 포함하는 기판 (110)은 특정 적용 (예: 기판 장치의 유형)을 위한 치수, 형태, 조성 및 특성에 따라 형성될 수 있다.

VSD 물질을 선택하거나 조성할 때 고려될 수 있는 다른 전기적 특성은, 기재된 공정에 따른 제조시의 장치 또는 부품의 완성되고 작동 중인 형태 내의 VSD 물질의 통합에 의해 결정되는 누설 전류 (또는 오프-스테이트 저항)를 포함한다. 특히, 구현예들은, 일단 VSD 물질 (112)이 전해도금 공정에 사용되면 상기 장치 또는 부품의 수명을 위하여 VSD 물질 (112)층이 형성 또는 제조시에 장치/부품 상에 남아 있는다는 것을 제공한다. VSD 물질의 고유한 특성은, VSD 물질이 상기 장치 또는 부품 상에 또는 장치 또는 부품과 함께 제공되는 전기 소자 및 부품들을 ESD 및 다른 전기적 현상으로부터 보호되도록 한다. 이러한 이유로, 기판 장치의 부품 및 소자의 작동 조건은, 특별한 유형의 VSD 물질층을 포함하는 것으로부터 야기될 수 있는 누설 전류를 견딜 것이 요구될 수 있다.

도 1B에서, 비도전층 (120)이 조합된 기판 위에 증착된다. 비도전층 (120)은 예를 들어 포토레지스트층과 같은 포토이미지성 (photoimageable) 물질로 형성될 수 있다. 한 이행예에서, 비도전층 (120)은 건식 필름 레지스트 (dry film resist)로 형성된다.

도 1C에서, 비도전층 (120)은 조합된 기판 (110) 상에서 패터닝된다. 한 구현예에서, 비도전층 (120) 위에 마스크가 적용된다. 상기 마스크는 포지티브 포토레지스트를 통하여 VSD 물질 (112)의 일부를 노출하는데 사용될 수 있다. 기판 (110) 상의 VSD 물질 (112)의 노출된 영역의 패턴은, 전류 운반 소자가 기판 상에 이어서 형성될 패턴에 상응한다.

VSD 물질의 선택된 조성은, 전해도금 공정을 수행하는 기판 또는 다른 표면에 소정 두께의 층으로 적용될 때 특정 조성에 대해 실험적으로 결정될 수 있는 문턱 전압 수준과 연관된 특징을 가질 수 있다. 문턱 전압 수준은, 예를 들어 전해조에 침지했을 때 전체 두께 또는 그들의 상당 부분을 도전성으로 만드는 것으로 알려져 있는 문턱 전압에 상응할 수 있다. 이러한 전압 수준을 문턱 전압 수준 VT 라 칭할 수 있다. 도 1D의 공정 단계에서, 전압 VS가 VSD 물질에 인가된다. 전압 VS는 인가될 때 VSD 물질층의 어떤 부분도 절환되지 않도록 문턱 전압 VT 아래에서만 인가될 수 있다:

VT > VS (1)

따라서, 전압 VS의 인가, 그것 자체는 VSD 물질이 도전 상태로 절환되도록 하지 않는다.

언급한 바와 같이, VSD 물질은 광활성 조성물을 포함한다. 도 1E의 단계에서, 인가된 전압 VS가 존재하는 동안 빛 (122)을 조합된 기판 위로 비추거나 조사한다. 광활성 VSD 물질로부터 나온 에너지는 VSD 물질 (112)층의 표면에서 발생된다. 영향을 받은 VSD 물질의 두께는 예를 들어 옹스트롬 또는 나노미터 두께로만 측정할 수 있다. 조사된 빛 (122)에 의해 영향을 받은 VSD의 두께를 "표면 두께"라 칭할 수 있다. 빛으로부터 노출된 표면 두께에 인가된 에너지의 결과, 문턱 전압 수준이 감소한다. 노출된 표면 두께 (i) 내 소정량의 VSD 물질에 대해, 빛 (122)에 의해 인가된 에너지 존재하에 상기 양을 절환시키는데 필요한 문턱 전압 (VT(i))은 다음과 같을 수 있다:

VT(i) < VS < VT (2)

다시 말하면, 한 구현예는 빛 (122)의 인가가 VSD 물질층의 표면의 증분 부분 (incremental portions)을 절환시키는 역할을 한다는 것을 제공한다. VSD 물질의 상이한 조성은, 영향받은 영역 및 두께의 치수 및/또는 사용된 빛의 유형 및 출력을 고려하여, 동일하거나 상이한 단위 (또는 표준화된) 표면 양의 VSD 물질에 의 해 확인될 수 있다.

따라서, 기판으로 빛 (122)을 비추거나 조사하는 것은 VSD 물질의 선택 표면 두께 부분을 유전 상태로부터 도전 상태로 절환시키고, 선택 표면 부분은 전체로서 기판 상에 형성될 도전층에 대한 원하는 패턴에 부합될 수 있다.

도 1E 및 도 1F는, 조합된 기판 (110)으로 빛 (122)을 비추는 동안 조합된 기판 (110)에 전해 공정이 수행되어, 전해 공정 또는 금속 증착 공정이 일어나는 지속 기간 중 적어도 일부 기간 동안 VSD 물질의 선택 표면 부분이 도전 상태로 존재한다는 것을 보여준다. 전해 공정은, 기판 (110)을 용액 내에 침지한 다음 VSD 물질의 선택 표면 부분이 도전 상태로 절환되는데 필요한 전압을 발생시키는 것 (비춰진 빛 (122) 및 인가된 전압을 이용)에 상응할 수 있다.

조사된 빛 (122)은 많은 광원 중 임의의 것으로부터 유래할 수 있다. 예를 들어, 빛은 고에너지 램프 또는 레이저를 이용함으로써 제공될 수 있다. 빛 (122)의 출력 및 사용되는 VSD 물질 유형에 부분적으로 의존하여, 빛 (122)은 인가된 전압 VS가 문턱 전압 수준의 10-50% 사이가 되도록 할 수 있는데, 그렇지 않으면 빛으로부터의 추가 에너지가 없는 경우 VSD 물질의 전체 두께를 절환시킬 필요가 있다.

기재된 바와 같은 구현예로, 구현예는 빛의 펄스화에 의해 촉발된 도전층의 생성을 용이하게 한다. 빛 펄스는 전해도금이 수행되는 소정의 지속기간을 제어할 수 있게 한다. 더욱이, VSD 물질층의 선택 표면 부분을 절환하기 위해 빛 (122)을 이용하는 것은, 전체 두께에 인가되는 인가 전압을 이용하는 것보다 비교적 쉽게 달성된다.

비도전층 (120) 패턴의 형성 사이에 증착된 전류 운반 또는 도전 소자 (135)를 포함하는 층 (130)을 형성하기 위하여 전해 공정이 이용될 수 있다. 한 구현예에서, 전해도금 공정은 포토레지스트를 마스크 공정 (making) 및 제거함으로써 노출된 갭 (114) 내 기판 상에 도전 소자를 증착한다. 따라서, 이어지는 전해 공정에서, 도전층 (130)의 패턴을 형성하기 위하여 포토레지스트가 사용될 수 있다.

구현예들은 VSD 물질 (112) 층이 전류 운반 소자 (135)가 형성되는 씨앗층을 형성하는 것에만 관련될 수 있다는 것을 인식한다. 특히, 일단 도전 소자가 VSD 물질 (112)의 선택된 표면 영역에 결합되면 (패턴에 의해 구현된대로), 결합된 도전 소자는, 전해 매질로부터 다른 도전 소자가 결합될 도전성 표면을 제공한다. 그렇기 때문에, 하나 이상의 구현예들은 VSD 물질이 씨앗층을 형성하는데 필요한 시간만에 도전 상태로 절환되는 것을 제공한다. 그런 다음, VSD 물질이 도전성으로 되는 것과 상관없이 전해도금 공정이 계속될 수 있다. 또다른 변형으로서, VSD 물질을 도전 상태로 절환할 필요 없이 또다른 전해도금 공정을 함께 수행할 수 있다.

다른 이점들 중에서, 하나 이상의 구현예는 별개의 또는 독립적인 공정으로 씨앗층을 형성할 필요 없이 표면 상에 전해도금 공정이 수행될 수 있게 한다. 예를 들어, 많은 종래의 접근법은 전해도금이 수행되는 표면 상에 씨앗층을 증착하기 위하여 개별적인 진공 금속 증착 공정을 이용한다. 이러한 종래의 접근법과는 대조적으로, 본 출원의 도 1A-도 1G 및 그 외에 기재된 구현예들은 하나 이상의 전해 도금 공정이 기판 또는 표면 상에 도전 소자를 형성하는 씨앗층 및 이어지는 도금 두께를 모두 제공할 수 있게 한다.

도 1G에서, 비도전층 (120)은 필요에 따라 기판 (110)의 표면으로부터 제거된다. 비도전층 (120)이 포토레지스트인 한 구현예에서, 포토레지스트는 (칼륨 베이스 (potassium base)와 같은) 박리 용액을 이용하여 기판 (110)으로부터 박리된다.

도전층 (130)의 완성에 이어서 (비도전층을 제거하던지 제거하지 않던지), 구현예들은 기판 및/또는 도전층에, 예를 들어 연마 (polishing) 또는 러프닝 (roughening)과 같은 후-공정 (post-processing) 단계가 수행될 수 있음을 제공한다. 이와 같은 많은 후-공정 단계들이 본 명세서에 기재된 구현예에서 수행될 수 있다.

비아 형성

본 명세서에 기재된 구현예들은 도금되는 장치 또는 부품의 표면들 사이의 도전성을 연장하는 비아의 형성을 제공할 수 있다. 일반적으로, 비아는 기판의 두께 내로 연장되는 도전성 구멍 (aperture)으로 제공되어, 제1 도전성 평면 또는 표면으로부터 다른 도전성 평면 또는 표면으로 연장된다.

도 1A-도 1G의 구현예에 관하여, 비아 (140)는 기판을 가로지르는 전류 운반 소자로서 도금될 수 있다. 한 구현예에서, 비아용 구멍 (hole) (142)은 기판 (110) 내에 구멍 뚫리거나 형성되어 도전층 (108) 및 VSD 물질 (112) 층을 통해 연 장된다 (도 1C 참조). 도 1D의 단계에서, 전압 VS의 인가는 구멍 (142)을 갖는 두께를 포함하여 VSD 물질 (112) 전체 층에 인가될 수 있다. 도 1E의 단계에서, 비아의 벽을 형성하는 VSD 물질 (112)의 일부를 도전 상태로 절환시키기 위하여 전해 공정 동안 구멍 (142)을 통하여 빛이 조사된다. 예를 들어, 전해 용액에 침지되면 도전 소자가 구멍 (142)의 벽에 결합될 수 있고 구멍 내에서 연속적인 경로 (path)를 제공하여 비아 (140)를 형성할 수 있다 (도 1F 및 도 1G 참조).

VSD 물질과 빛의 조합을 이용하여 비아를 형성하기 위하여 다른 기술들도 생각될 수 있다. 한 구현예에서, 도 1G 및 도 1H의 비아 (140)를 형성하기 위하여 도 4의 구현예로 개시된 것과 같은 기술이 채용될 수 있다.

빛을 이용하여 감소된 문턱 전압 수준

도 2A-도 2G는 본 발명의 또다른 구현예로서 도 1A-도 1G의 구현예로 기재된 전해도금 공정에 대한 변형을 도시한다. 특히, 도 2A-도 2G의 구현예는, 빛을 사용하지 않으면 VSD 물질의 선택 표면 영역을 절환하는데 요구되는 총 문턱 전압을 감소하기 위한 빛의 사용을 제공한다.

앞의 구현예와 마찬가지로, 한 구현예는 도 2A의 단계에서 기판 (210)의 부분으로 사용되기 위하여 광활성 VSD 물질 (212)이 선택되는 것을 제공한다. 광활성 VSD 물질은, 특정 전해도금 적용에 인가되거나 또는 사용될 때 알려진 문턱 전압 수준을 포함하는 특징들에 기초하여 선택될 수 있다. 더욱이, 소정의 전해도금 또는 금속 증착 공정을 위해 다른 전기적 특성 (예: 오프-스테이트 저항)도 고려될 수 있다. 문턱 전압 수준은, 도전 상태에서 전체 두께를 절환시키지 않고 VSD 물질의 두께에 인가될 수 있는 전압 VS의 수준을 결정할 수 있다. 기판 (210)은 도전층 (208)도 포함할 수 있다. 다른 구현예는 도전층 (208)을 생략하거나 (받침과 같이) 비도전층으로 하는 것을 제공할 수 있다.

도 2B에서, 비도전층 (220)은 조합된 기판 (210) 위에 형성된다. 다음에 도 2C에서, 비도전층은 예를 들어 기판 (110) 상의 VSD 물질 (212)의 표면 영역을 노출하는 마스크를 이용하여 패터닝된다. 결과로서 노출된 패턴은 도전 소자가 증착될 영역에 대응된다.

도 2D에서, VSD 물질의 노출 영역을 포함하는 조합된 기판으로 빛 (222)을 조사하거나 비춘다. 빛 (222)은 예를 들어 고에너지 램프 또는 레이저에 의해 제공될 수 있다. 빛 (222)은, VSD 물질 (212)층의 표면 두께의 소정의 영역에 영향을 주는 에너지의 증분량을 생성한다.

도 2E 및 도 2F에서, 조합된 기판 (210)에 전해 공정이 수행되는 동안 (예: 조합된 기판 (210)이 전해조 내에 침지됨) 전압 VS가 또다른 전압원으로부터 인가된다. 일반적으로, 인가된 전압 VS의 지속 기간은 짧고 (예: 1초 미만), 그 때문에 도 2E 및 도 2F에 의해 보여지는 단계들은 거의 동시에 수행될 수 있다. VSD 물질 (212)의 전체 두께를 절환하는데 문턱 전압이 필요하다고 가정하면 인가된 전압 VS는 문턱 전압 VT보다 작을 것으로 추정될 수 있다. 빛 (222)을 받는 VSD 물질층의 표면 두께의 일정한 측정 (i)이 없다면 문턱 전압 수준 (VTi)이 초과된다. 이는 VS를 인가하면 VSD 물질 (212)층의 선택 표면 영역이 도전 상태로 절환된다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, VL을 제공하는 빛의 사용은, 그렇지 않으면 VSD 물질 (212)의 특정 표면 영역에서 문턱 전압 수준 VT를 초과하는데 필요한 인가된 전압 VS를 감소시킬 수 있는 전구체로서 작용한다.

한 구현예에서, VSD 물질 (212)층은 도전 소자 (235)의 씨앗층을 생성하는데만 사용된다. 일단 전기 소자가 도전 상태에서 VSD 물질에 결합되면, 결합된 전기 소자는 전해 매질 내에서 이어지는 소자의 접촉 표면을 제공한다. 그렇기 때문에, VSD 물질 (212)을 도전 상태로 유지할 필요는 일단 씨앗층이 형성되면 감소되거나 없어진다.

도 2G에서, 비도전층 (220)은 필요에 따라 기판으로부터 제거된다. 비도전층 (220)이 포토레지스트인 한 구현예에서, 포토레지스트는 칼륨 베이스 (KOH)와 같은 베이스 용액을 이용하여 기판 (110)의 표면으로부터 박리된다. 또한, 다른 구현예들은 레지스트층을 박리하기 위해 물을 이용할 수 있다.

단계를 완료했을 때, 하나 이상의 구현예는 결과 도전층 (230) 및/또는 기판 (210)에 연마 또는 러프닝과 같은 추가의 처리 단계를 수행할 수 있음을 제공한다. 많은 처리들이 가능하다.

전술한 구현예들에서 기재한 바와 같이, 하나 이상의 비아 (도 2A-도 2G에 도시되지 않음)가 조합된 기판 및 VSD 물질을 통해 연장하는 구멍으로서 형성될 수 있다. 전술한 것과 같은 한 구현예에서, 비아를 형성할 구멍의 표면 벽의 내부를 도금하기 위해 전해 공정이 수행되는 동안 빛이 기판 (210)의 구멍으로 조사될 수 있다. 또다른 구현예에서, 도 4의 구현예로 기재된 방식으로 도금 공정의 수행과 관련하여 레이저가 사용될 수 있다.

다른 이점들 중에서, 빛의 사용은 VSD 물질을 절환시키는데 필요한 인가 전압 VS의 양을 적당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 광활성 VSD 물질과 조합한 빛 (222)의 사용은 VSD 물질을 절환시키는데 필요한 인가 전압 VS을 10-50%의 양까지 감소시킬 수 있다.

더욱이, 도 1A-도 1G 및 도 2A-도 2G에 기재된 것과 같은 구현예들은 몇 가지 이점을 제공하는데, 이러한 이점은 기판 장치에 대한 도금 공정에 VSD 물질을 쉽게 사용할 수 있다는 것과 전해도금 공정에서 씨앗층의 증착을 위한 공정을 간단하게 할 수 있다는 것을 포함한다.

위에서 나타내고 기재한 것과 같은 구현예들은 VSD 층 위에 도전층을 패터닝하기 위해 비도전층을 사용하는 것을 제공한다. 기판 상의 도전 소자의 형태 및 위치를 정하기 위해 비도전층이 사용되기 때문에, 전술한 구현예들은 VSD 층을 절환시키기 위해 VSD 층에 무차별적으로 광 전압 (light voltage)을 인가할 수 있다.

VSD 물질층에 씨앗층 패턴을 형성하기 위한 빛의 이용

대안으로서, 도 3A-도 3D의 구현예는, VSD 층 상에 도전 소자의 대응되는 패턴을 형성하기 위하여 소정의 패턴에 따라 VSD 층의 선택 부분으로 조사되는 (레이저로 제공되는 것과 같은) 고집속광의 사용을 제공한다. 도전 소자의 결과 패턴은 이어지는 도금 및 전류-운반 소자의 형성을 위한 씨앗층을 제공한다. 후술하는 것과 같은 방식으로 레이저 (또는 고집속광)를 사용하는 것은, 빛이 예를 들어 (인쇄 회로 기판과 같은) 기판 장치 상에 패턴화된 씨앗층을 형성하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 레이저가 비도전층의 적용 및 마스크 공정을 대체할 수 있다.

집속광원에 요구되는 에너지 필요를 감소하기 위하여 하나 이상의 구현예는 다음과 같은 고려 사항들을 포함할 수 있다: (i) VSD 물질이 절환을 위한 낮은 문턱 전압 수준을 요구하도록 이루어지거나 구성될 수 있다; 및 (ⅱ) VSD 물질은 광활성을 최대화하기 위해 구성될 수 있다. 더욱이 VSD 물질의 전체 두께를 절환하는데 필요한 문턱 전압 수준 VT가 정확하게 알려짐으로써, 인가된 전압 VS가, 펄스화된 빛이 VSD 물질의 원하는 선택 표면 영역에 충분한 에너지를 제공할 수 있도록 하는 VT에 충분히 인접하도록 제공된다.

이런 점들을 염두에 두고, 도 3A의 단계에서 VSD 물질 (312)이 기판 (310)의 일부로서 선택 및/또는 조제될 수 있다. VSD 물질 (312)은 플레이트, 메시 또는 그리드와 같은 도전층 (308) 위에 제공될 수 있다. 또는 VSD 물질 (312)은 전체 기판으로서 제공될 수 있고, 또는 도전층 (308)이 비도전층을 대체할 수도 있다.

도 3B의 단계에서, 외부 전압원으로부터 전압 (325)이 인가되는 동안 기판 (310)이 전해 매질 (320)에 노출된다. 전압 (325)은 VSD 물질 (312)의 전체 두께를 도전 상태로 절환하는데 필요한 문턱 전압 수준 VT 미만으로 인가될 수 있고, 따라서 인가된 전압 (325) 그 자체는 VSD 물질의 어떤 부분이나 영역도 절환시키지 않는다.

도 3C의 단계와 동시에 또는 이어서, 집속광 (322)이 선택적으로 및 소정의 패턴에 따라 VSD 물질층으로 조사된다. 집속광 (322)을 인가하는데 사용되는 소정 의 패턴은 도전 소자의 씨앗층에 대한 원하는 패턴에 기초할 수 있다. VSD 물질층의 선택 영역에 대한 집속광 (322)의 부가는, VSD 물질의 비선택 영역을 오프-스테이트로 유지하면서 상기 선택 영역을 절환시키기에 충분하다. 더욱 구체적으로, 집속광 (322)을 받는 지점에서, VSD 물질은 도전성으로 되고, 전해 매질 (320) 내에서 운반되는 도전 소자 (321)는 이들 영역에서 VSD 물질의 영역에 결합된다.

도 3C의 단계를 수행하는 것과 관련하여, 레이저 (예: 헬륨 네온 레이저)는 전해 용액 (및 선택적으로 반투명한 두께 (translucent thickness))을 통과하여 조사되고 이동하거나 선택적으로 위치하여 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 도 4의 구현예로 기재된 것과 같은 시스템은 레이저를 위치시키기 위해 사용될 수 있다.

전기 소자 (335)를 갖는 완성되거나 반완성된 기판 장치가 도 3D에 나타낸다. 형성에 이어서, 도전층의 연마 또는 러프닝과 같은 많은 가능한 단계들이 수행될 수 있다.

도 4는, 본 발명의 구현예 하에서 전해 (또는 금속 증착) 공정 중에 전류-운반 소자의 패턴이 VSD 물질 위에 형성되도록 할 목적으로, VSD 물질층에 집속광의 인가를 이행하기 위한 시스템을 도시한다. 시스템 (400)은, 로직 (412)과 연결되거나 조합된, 레이저와 같은 집속-광 발광기 (410)를 포함할 수 있다. 로직 (412)은 발광기 (410)와 통합되거나 개별적으로 제공되고 연결되는 펌웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어로 제공될 수 있다. 발광기 (410)는 생성된 광선 (light beam)의 위치를 결정하는 헤드 또는 다른 부품의 이동을 가능하게 하는 기계 또는 부품을 포함할 수 있다.

한 구현예에 따르면, VSD 물질 (422)은 기판 (430)의 표면 두께로서 제공될 수 있다. 기판 (430)의 일부 또는 전부는 전해 매질 내에 제공될 수 있다. 전해 매질 (440)은 VSD 물질 (422)의 표면에 증착될 도전성 입자 (441)를 함유하는 조 (bath)(442)를 포함할 수 있다. 한 이행예에서, VSD 물질 (422)이 조의 표면을 향하도록 기판 (430)을 조 (442) 내에 침지시킬 수 있다. 또다른 이행예에서, (예: 유리와 같은) 반투명한 두께 (444)가 VSD 물질 (422)의 층을 향할 수 있도록 기판 (430)을 조 (442) 내에 위치시킬 수 있다.

로직 (412)의 제어 하에서, 발광기 (410)는 로직 (412)에 의해 제어되는 패턴으로 빛을 조사한다. 처음에, 발광기 (410)로부터 방사되는 집속광 (421)은 위치 X를 포함하는 VSD 물질 (422)층의 영역과 접촉할 수 있다. 초기 위치 X로부터, 집속광 (421)은 원하는 패턴에 따라 VSD 물질 (422)층에 의해 정해지는 평면 또는 표면을 따라서 임의의 방향으로 이동될 수 있다. 또는 집속광 (421)은, 패턴에 의해 정해지는 경로 또는 루트를 집합적으로 형성하는 분리된 위치에서 펄스화될 수 있다.

발광기 (410)를 제어할 때, 로직 (412)은, 기판 (430) 상의 도전 소자의 원하는 패턴을 정하는 패턴 데이터 (427)뿐만 아니라 공간 변환 데이터 (429)도 이용할 수 있다. 공간 변환 데이터 (429)는 발광기 (410)의 개별적인 방사 위치를 기판 (430) 표면 상의 대응하는 좌표로 매핑 (mapping)한다. 방사 위치를 기판 (430)의 좌표/위치에 매핑할 때, 로직 (412)은, 집속광이 조 (442)의 매질 및 선택적으로 반투명한 두께 (444)(기판의 배향에 따름)를 통과한 결과로서 일어나는 굴 절 및 회절의 양을 포함하는 요소를 고려한다.

도 3A-도 3D에 기재된 것과 같은 구현예는 전해도금 또는 금속 증착 공정을 수행하는 표면 상에 이용되는 도전성 씨앗층의 일부 또는 전부를 형성하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 한 구현예에서, 인쇄 회로 기판은 전술한 바와 같은 공정을 통해 형성된 다양한 트레이스의 도전 소자를 포함할 수 있다. 형성에 이어서, 전해 공정은 형성된 트레이스로부터 도전성 경로 및 부품을 형성하는 것을 계속 (또는 개별적으로 완료)할 수 있다.

비아 형성 기술

본 명세서에 기재된 임의의 구현예에 관해, 하나 이상의 비아 (예: 도 1F의 비아 (140))의 형성은 빛의 이용을 통해서 수행될 수도 있다. 특히, 도 5의 구현예는, 본 발명의 구현예에 따라 하나 이상의 도전성 비아를 형성하기 위해 전해 공정을 수행하는 기판의 VSD 물질 및 빛의 이용을 도시한다. 단계 또는 서브단계를 수행하는데 적합한 요소들을 도시할 목적으로 도 1A-도 1G의 구현예가 언급된다.

단계 (510)에서, 개개의 비아 위치는 도전성 두께 (108) 위에 형성된 VSD 물질층을 포함하는 기판 (110) 상에서 확인된다. 상기 위치들은 예를 들어 기초적인 특징 또는 기판의 도전성 평면들 (예: 상부 표면 및 하부 표면) 간의 상호연결을 제공하는 원하는 위치에 기초하여 확인될 수 있다.

단계 (520)에서, 기판 (110)은 도 1D (전압의 인가) 및 도 1E (빛의 인가)에 기재된 전해 공정의 일부로서 제공되는 것과 같이 전해 매질에 침지되거나 또는 노 출된다.

단계 (530)은, 기판 (110)을 전해 매질에 침지하거나 제공하면서 단계 (510)에서 확인된 위치 내에 구멍을 뚫기 위해 레이저 (레이저 빔의 방사)를 사용하는 것을 제공한다. 레이저의 사용을 포함하는 단계 (530)의 수행은, 예를 들어 기판 (110)의 표면에 도전 소자를 형성하기 위해 빛 (122)을 사용하는 것에 부가될 수 있다. 따라서, 예를 들어 한 이행예에서, 전압 VS가 VSD 물질 (112)층에 인가되고, 기판 (110)의 표면을 도금하기 위해 고에너지 램프가 사용된다. 기판 (110)이 침지되고 전압 VS가 인가되는 동안 하나 이상의 레이저 빔이 확인된 위치에 인가되어 구멍의 형성 및 전해 용액으로부터 증착된 도전 소자의 결합을 야기한다.

더욱이 구현예들은 충분히 출력된 레이저 빔이, 전압 VS의 인가 없이 비아 (140)를 정하는 벽을 제공하는 VSD 물질층의 표면 두께 (VSD 물질 (112)층으로 연장되는)를 도전 상태로 절환시키는데 필요한 수준의 에너지를 제공할 수 있다는 것을 인식한다. 구체적으로, 기판 (110) 내에 구멍을 뚫는 행위는 구멍을 둘러싼 VSD 물질 (112) (VSD 물질층 내로 깊이 방향으로 연장)을 도전성으로 하는 결과를 초래할 수 있다 (적어도 표면 상에 레이저 빔이 존재하는 동안). 따라서, 대안으로서, 기판이 전해 매질 내에 침지되는 동안, 그러나 (전압이 인가된다면) 전압 VS가 인가되기 전 또는 후에 고출력 레이저 빔으로 구멍을 뚫을 수 있다.

도 5의 구현예에 사용될 수 있는 레이저의 예는 헬륨 네온 레이저를 포함한다. 한 구현예 하에서, 도 5에 기재된 것과 같은 비아를 형성하는 방법은, 발광기 (410) 및 비아가 제공될 위치를 정하기 위한 로직을 포함하는 도 4의 구현예에 기 재된 것과 같은 장비를 이용하여 이행될 수 있다.

기재된 바와 같은 구현예가, 방사된 레이저가 기판을 통과하는 것을 제공하는 반면, 하나 이상의 구현예는 레이저 또는 광선의 인가 전에 깊이 방향으로 또는 방사상으로 구멍을 적어도 부분적으로 미리 형성할 수 있다는 것도 제공한다.

추가 적용

구현예들은 도금 또는 금속 증착 공정을 수행하는 기판 위에 씨앗층을 도금할 때, 도금 또는 금속 증착 공정시에 VSD 물질의 사용이 가장 유용할 수 있다는 것을 인식한다. 특히, 일단 도전 소자의 초기 도포 (coat)가 VSD 물질의 영역 상에 형성되면 다음의 도전 소자들은 VSD 물질보다는 서로를 도포한다.

도 6은 본 발명의 구현예 하에서 VSD 물질의 하부층을 이용하는 초기 공정을 포함하는 다중 전해도금 또는 금속 증착 공정을 수행하는 기판의 한 단면을 도시한다. 특히, 기판 (610)의 일부는 도전층 (608), VSD 물질 (612)층, 씨앗층 (622) 및 하나 이상의 금속층 (632)을 포함한다. 씨앗층 (622)은 본 명세서에 기재된 임의의 구현예에 따라 형성될 수 있다. 일단 씨앗층 (622)이 형성되면, 추가의 금속층 (632)을 형성하기 위하여 동일한 또는 다음의 공정이 이용될 수 있다. 한 구현예에서, 추가의 금속층은 다른 공정에서 형성되어 도전 소자의 비균질한 층이 형성되게 한다.

한 구현예에서, 예를 들어 미리 형성된 기판 또는 두께는 전해도금 공정에서 사용되는 VSD 물질을 포함하도록 제조될 수 있다. 미리 형성된 기판은, (기재된 바와 같이) 전해도금 공정을 통해 씨앗층을 생성하기 위하여 도 1A-도 1G, 도 2A-도 2G 또는 도 3A-도 3D (또는 이 출원의 다른 곳에 있는)의 구현예에 기재된 것과 같은 공정에 이용될 수 있다. 도전 소자는, 이어지는 연속 전해도금, 또는 도 6의 구현예에 의해 보여지는 바와 같은 추가의 및 이어지는 전해도금 단계를 통해 형성될 수 있다.

제어 시스템

도 7은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 구현예에 이용되는 제어 시스템을 도시한다. 특히, 본 명세서에 기재된 것과 같은 구현예들은, 제조/제작 도구 및 다양한 제조 단계를 통해 다양한 작업을 적용하는 물리적 작업을 수행하는 기계를 조합하여 이루어지는 시스템을 통해 이행될 수 있다. 도구 및 기계의 이러한 시스템은 제어 컴퓨터에 의해 제어될 수 있다.

도 7에 나타난 구현예에서, 제어 시스템 (710)은 제조 공정 (720)을 제어한다. 제조 공정 (720)은, 도 1A-도 1G, 도 2A-도 2G 또는 도 3A-도 3D의 구현예에서 보여지는 임의의 단계를 수행하는 도구 및 물질 (VSD 물질 및 비도전층용 물질을 포함)의 이용을 포함한다. 한 구현예에서, 제어 시스템 (710)은, 기판 장치를 제작 또는 제조하기 위한 하나 이상의 단계 또는 그들의 일부를 제어하거나 구성하기 위해 제조 공정 (720)에 다른 종류의 데이터들을 제공한다. 한 구현예에서, 제어 시스템 (710)은 인가된 전압 VS의 필요한 전압 수준에 대응하는 데이터 (VS 데이터 (712)), 광원의 타이밍 및 지속기간을 제어하는 데이터 ("광원 데이터 (714)"), 광원의 밝기 또는 에너지 수준을 제어하는 데이터 ("펄스 시간 (716)"), 및 비도전층, 도전성 패턴 및/또는 형성하는 동안 (도 3A-도 3D의 구현예와 일치) 기판으로 비추거나 조사되는 패턴 중 하나 이상의 패턴을 확인하는 데이터를 보낸다. 다른 구현예에서, 제어 시스템 (710)은 다른 형태의 데이터를 제조 공정 (720)에 보낼 수 있다. 예를 들어 도 3A-도 3D의 구현예에 관하여, 데이터는, 빛의 인가로 형성될 원하는 씨앗층 패턴을 확인할 수 있다.

본 출원의 그 외 부분에서 언급한 바와 같이, 하나 이상의 구현예는 제작 공정에서 이용되는 VSD 물질의 선택을 제공한다. VSD 물질의 선택은, 전해 공정을 위한 전해조 환경에서와 같은 많은 환경들 중 임의의 하나에서 VSD 물질층을 절환시키는데 필요한 문턱 전압 수준 VT의 확인을 포함할 수 있다. 제어 시스템 (710)은, 필요한 문턱 전압 수준 및 기판 제조가 완료될 때 VSD 물질층에 의해 영향을 받거나 이어서 사용할 수 있는 부품들의 잠재적인 허용 수준을 포함하여 많은 기준들 중 임의의 하나로부터 VSD 물질을 선택할 수 있다.

VSD 물질을 선택할 때 제어 시스템 (710)은, VSD 물질 정보 (735)를 추출하고 처리하기 위하여 메모리 자원 (734)과 통하고 있는 처리 자원 (732)을 포함할 수 있다. VSD 물질 정보 (735)는, 유형이나 조성뿐 아니라 물질의 특징적인 전압 수준 및 누설/오프-스테이트 저항과 같은 특성에 의하여 VSD 물질을 확인하는 데이터를 포함할 수 있다. 다른 농도 수준의 특정 유형의 VSD 물질뿐 아니라, (상이한 종류의 풀러렌과 같은) 상이한 종류의 광수용성 입자 (photoreceptive particles)를 가지는 많은 유형의 VSD 물질이 존재할 수 있다는 점이 인식될 것이다. 메모리 자원 (734)은 정보를 유지하고, 처리 자원 (732)이 제작 공정 (720)에 의해 VSD 물질이 이용될 방식에 영향을 줄 수 있는 상이한 데이터를 결정할 수 있도록 할 수 있다. 이것은 예를 들어 일정 두께의 VSD 물질을 선택하거나 지정하는 것 (아니면 문턱 전압 수준 VT를 결정하는 것), 하나 이상의 유형의 VSD 물질이 사용될지 여부를 결정하는 것, 도금이 개시되기 전에 VSD 물질층의 위치를 확인하는 것, VS에 대한 전압 및/또는 빛으로 제공될 에너지의 양뿐만 아니라 인가된 전압 VS 및/또는 VS와 빛의 조합이 인가되는 시간 동안의 펄스 길이와 같은 기타 정보를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

제어 시스템 (710)의 명령, 데이터 및 내부 동작에 관하여, 하나 이상의 구현예는, 임의의 데이터, 명령 등이 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있다는 것을 제공한다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 예는 개인용 컴퓨터 또는 서버 상의 하드 드라이브와 같은 영구 기록 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체의 다른 예는 CD 또는 DVD과 같은 휴대용 저장 장치, (많은 휴대폰 및 개인용 휴대 정보 단말기 (PDA)에 휴대 가능한 것과 같은) 플래시 메모리 및 자기 메모리를 포함한다. 컴퓨터, 터미널, 네트워크 기기 (network enabled devices) (예: 휴대폰과 같은 모바일 장치)는 모두 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 프로세서, 메모리 및 명령을 이용하는 기계 및 장치의 예이다.

대체 구현예

본 명세서에 제공된 많은 구현예가, 기판을 형성하기 위한 도전층 (예: 플레 이트, 메시 또는 그리드)에 적용되는 VSD 물질의 사용을 기재하고 있지만, 하나 이상의 구현예는 또한 본 명세서에 기재된 임의의 구현예에 따라 도전층 필요 없이 VSD 물질층이 형성되고 사용될 수 있음을 제공한다. 한 구현예에서, 기판 (예: 도 1A의 기판 (110))은 VSD 물질의 단일층으로만 구성될 수 있다. VSD 물질의 단일층은 그 위에 도전 소자의 형성이 가능하도록 기재된 것과 같은 처리를 수행할 수 있다. VSD 물질층은 원하는 환경에 부착하기에 충분히 단단하고 내구성 있는 조성물을 포함할 수 있다. 또다른 구현예에서, VSD 물질층에 기계적 보전성 (mechanical integrity)을 제공하기 위하여, 기판은 비도전성인 받침층 (backing layer)에 부착된 VSD 물질층을 포함할 수 있다.

본 명세서에 기재된 임의의 구현예에 대해, 하나 이상의 구현예는 VSD 물질을 포함하는 기판 또는 두께에 대한 추가적인 열처리 단계를 제공한다. 열처리는 하나 이상의 증착된 금속 및/또는 VSD 물질의 전기적 특성을 포함하는 특성들을 향상시킬 수 있다. 가열은 두께의 건조, 도금의 결과인 상이한 층들의 접착성 향상, 도금 공정으로부터의 응력 감소 및 도금으로 형성된 금속 트레이스의 어닐링을 용이하게 한다. 가열의 양은 상당할 수 있으나, VSD 물질의 열화를 초래하는 양을 초과하면 안 된다.

결론

본 발명의 예시적인 구현예가 첨부하는 도면을 참조로 본 명세서에 상세하게 기재되었으나, 본 발명이 그러한 정확한 구현예로 제한되지 않는 것으로 이해된다. 그렇기 때문에 많은 변경과 변형이 당업자에게 명확할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 후술하는 청구항 및 그 균등물에 의해 정해지도록 의도된다. 또한, 개별적으로 또는 한 구현예의 부분으로서 기재된 특정 형태는 다른 개별적으로 기재된 형태 또는 다른 구현예의 부분에 조합될 수 있으며, 이는 다른 형태 및 구현예가 특정 형태를 언급하지 않을 시에도 가능하다. 따라서, 조합의 기재가 없는 것이 발명자들이 그러한 조합에 대한 권리를 청구하는 것을 배제할 수 없다.

Claims

광활성 전압 절환형 유전 (VSD) 물질을 포함하는 두께 상에, VSD 물질의 일부를 갖는 두께 위로 빛을 조사함으로써 생성되는 에너지를 부분적으로 이용하여 VSD 물질의 적어도 일부를 유전 상태로부터 도전 상태로 절환시켜 도전 소자의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 전해도금 방법.
청구항 1에 있어서,

VSD 물질의 적어도 일부에 의해 도전 소자의 패턴을 형성하는 단계는 VSD 물질의 적어도 일부의 표면 두께를 도전 상태로 절환시키는 단계 및 VSD 물질을 포함하는 상기 두께를 전해 매질에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
청구항 2에 있어서,

적어도 일부의 표면 두께를 절환시키는 단계는, 상기 두께 상에 형성될 씨앗층을 적어도 일부 정하기 위하여 상기 표면 두께의 선택 부분을 절환시키는 단계를 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,

씨앗층을 정하는 선택 부분을 절환시키는 단계는, 이어서 형성될 도전 소자의 패턴에 정합하도록 선택 부분을 절환시키는 단계를 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,

도전 소자의 패턴을 형성하는 단계는 (i) VSD 물질 위에 비도전성 물질층을 형성하는 단계, 및 (ⅱ) 상기 비도전층 부분을 제거함으로써 패턴을 형성하여 VSD 물질을 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
청구항 5에 있어서,

도전 소자의 패턴을 형성하는 단계는 VSD 물질을 포함하는 기판에 전해 공정을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
청구항 1에 있어서,

(i) 풀러렌, (ⅱ) 이산화 티탄, (ⅲ) 산화 아연 또는 (ⅳ) 이산화 세륨 중 하나 이상을 포함하는 VSD 물질을 포함하는 기판을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
청구항 3에 있어서,

도전 소자의 패턴을 형성하는 단계는 다른 전압원으로부터 기판으로 전압을 인가하되, 전압원으로부터의 전압은 VSD 물질을 도전 상태로 절환하는데 필요한 문턱 전압 수준보다 낮은 단계, 및

다음에, 전해 공정 동안 VSD 물질의 표면으로 빛을 조사하는 단계를 포함하 는 방법.
청구항 8에 있어서,

VSD 물질의 표면으로 빛을 조사하는 단계는 고에너지 빔을 이용한 제어된 지속 기간 동안 빛을 펄스화하는 단계를 포함하며, 이때 빛을 펄스화함으로 인한 에너지는 다른 전압원으로부터의 전압과 조합하여 VSD 물질을 도전 상태로 절환시키는 방법.
청구항 6에 있어서,

도전 소자의 패턴을 형성하는 단계는 (i) 기판으로 빛을 조사하여 VSD 물질층을 가로지르는 전압을 생성하는 단계, 및 다음에, 빛으로부터 생성되는 전압이 존재하는 동안 (ⅱ) 전해 공정 동안 전압원으로부터 전압을 인가하는 단계를 포함하며, 이때 전압원으로부터의 전압은, VSD 물질의 표면 두께를 도전 상태로 절환하기 위하여 VSD 물질의 표면을 가로질러 존재하는 빛과 조합될 때를 제외하고는, VSD 물질을 도전 상태로 절환하는데 필요한 문턱 전압 수준보다 낮은 방법.
청구항 1에 있어서,

도전 소자의 패턴을 형성한 후에 상기 두께를 가열하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
광활성 성분으로 형성된 전압 절환형 유전 (VSD) 물질을 포함하는 기판을 제공하는 단계;

기판으로 빛을 비춤으로써 생성되는 전압을 부분적으로 이용하여 VSD 물질의 적어도 일부를 유전 상태로부터 도전 상태로 절환시켜 도전 소자의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 형성되는 기판 장치.
전압 절환형 유전 (VSD) 물질층을 포함하는 두께를 도전성 입자를 함유하는 매질에 노출시키는 단계로서, 이때 VSD 물질층은 광활성 성분을 포함하며 촉발성 (triggerable)이어서 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태로부터 도전 상태로의 절환되는 것을 특징으로 하는 단계; 및

지정된 패턴에 따라 VSD 물질층으로 집속광을 조사하는 단계로서, 집속광은 지정된 패턴 내에서 확인된 VSD 물질의 선택 부분을 도전 상태로 촉발되도록 하여 매질 내의 도전성 입자가 지정된 패턴에 따라 VSD 물질과 결합하는 것을 특징으로 하는 단계를 포함하는 전해도금 방법.
청구항 13에 있어서,

집속광을 조사하는 단계는 VSD 물질의 표면으로 레이저를 조사하는 단계를 포함하는 방법.
청구항 13에 있어서,

집속광을 조사하는 단계는 원하는 위치에서 VSD 물질층과 교차하도록 집속광의 빔을 위치시키기 위해 발광기를 제어하는 단계를 포함하는 방법.
청구항 15에 있어서,

발광기를 제어하는 단계는, 원하는 위치에서 VSD 물질층과 교차하게 함에 있어서 상기 빔이 매질을 통과한 결과 상기 빔이 굴절 또는 회절되는 것을 계산에 넣는 단계를 포함하는 방법.
청구항 13에 있어서,

(i) 풀러렌, (ⅱ) 이산화 티탄, (ⅲ) 산화 아연 및 (ⅳ) 이산화 세륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 입자를 포함하는 두께의 VSD 물질을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
도전성 입자의 매질 내에 제공되는 기판을 전해도금하는 시스템으로서, 상기 시스템은

집속광의 빔을 조사하는 발광기;

빔이 제공되는 위치를 제어하도록 구성된 발광기에 연결되거나 발광기를 갖는 로직을 포함하고, 상기 로직은 기판 상에 형성되는 도전층의 원하는 패턴을 정하는 패턴 데이터를 이용하여 기판 상에 제공된 VSD 물질층 상의 발광기로부터 생성된 빔의 위치를 정하도록 구성되며;

이때에 VSD 물질은 광활성 성분을 포함하며 촉발성이어서 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태로부터 도전 상태로 절환되고;

발광기는 VSD 물질층의 선택 표면 영역에 충분한 에너지를 제공하기 위한 빔을 조사하도록 구성되어, 이들 선택 영역에서 VSD 물질의 지정된 문턱 에너지를 초과하고, 선택 영역에서 VSD 물질이 유전 상태에서 도전 상태로 절환되도록 하는 시스템.
청구항 18에 있어서,

상기 로직은 발광기로부터 생성된 빔의 위치를 정하는 공간 변형 데이터 (spatial transformation data)를 이용하도록 추가로 구성되고, 상기 공간 변형 데이터는 도전성 입자의 매질을 통과하는 광선의 회절 또는 굴절의 원인이 되는 하나 이상의 파라미터를 포함하는 시스템.
청구항 18에 있어서,

상기 발광기는 레이저인 시스템.
기판 장치의 제조 공정을 제어하는 제어 시스템으로서,

상기 제어 시스템은 제조 공정에 데이터를 교신하는 하나 이상의 처리 자원 (process resources)을 포함하고,

상기 데이터는 제조 공정이 하기 단계를 수행하도록 하는 명령 또는 파라미 터를 포함하는 시스템:

광활성 성분으로 형성된 전압 절환형 유전 (VSD) 물질을 포함하는 기판을 제공하는 단계;

기판 및 VSD 물질에 빛을 조사함으로써 생성되는 전압을 부분적으로 이용하여 VSD 물질을 유전 상태로부터 도전 상태로 절환시켜 도전 소자의 패턴을 형성하는 단계.
기판 내에 비아를 형성하는 방법으로서, 상기 방법은

기판 상에 VSD 물질층을 형성하는 단계로서, VSD 물질은 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태로부터 도전 상태로의 절환을 촉발시킬 수 있는 광활성 성분을 포함하는 단계;

VSD 물질층을 포함하는 기판의 적어도 일부를 도전성 입자를 포함하는 매질에 침지하는 단계; 및

상기 기판의 적어도 일부를 침지시킨 동안, 기판 내에 구멍을 통과하도록 기판에 빛을 인가하는 단계로서, 상기 빛은 구멍을 정하는 VSD 물질의 일부에 충분한 에너지를 제공하여 VSD 물질의 상기 일부의 에너지 수준이 지정된 문턱을 초과하고 도전 상태로 절환되도록 하는 단계를 포함하고;

상기 도전 상태에서, 매질로부터의 도전성 입자는 구멍을 정하는 VSD 물질의 일부에 결합하여 비아를 형성하는 것인 방법.
청구항 22에 있어서,

하나 이상의 구멍을 통과하도록 기판에 빛을 인가하는 단계는 하나 이상의 구멍을 형성하기 위하여 기판에 레이저 빔을 인가하는 단계를 포함하는 방법.
기판 상에 VSD 물질층을 형성하는 단계로서, VSD 물질은 광활성 성분을 포함하고 촉발성이어서 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태로부터 도전 상태로 절환하는 단계;

VSD 물질층을 포함하는 기판의 적어도 일부를 도전성 입자를 포함하는 매질에 침지하는 단계; 및

상기 기판의 적어도 일부를 침지시킨 동안, 기판 내에 구멍을 통과하도록 기판에 빛을 인가하는 단계로서, 상기 빛은 구멍을 정하는 VSD 물질의 일부에 충분한 에너지를 제공하여 VSD 물질의 상기 일부의 에너지 수준이 지정된 문턱을 초과하고 도전 상태로 절환되도록 하는 단계를 포함하고;

상기 도전 상태에서, 매질로부터의 도전성 입자는 구멍을 정하는 VSD 물질의 일부에 결합하여 비아를 형성하는 것을 포함하는 공정에 의해 형성된 비아를 갖는 기판 장치.
기판 내에 비아를 형성하는 시스템으로서, 상기 시스템은

기판으로 집속광의 빔을 조사하도록 구성된 발광기;

빔이 제공되는 위치를 제어하도록 구성된 발광기에 연결되거나 발광기를 갖 는 로직을 포함하고, 이때 상기 로직은 원하는 비아 위치에 대응하는 위치에서 기판 상에 제공된 VSD 물질층 상의 발광기로부터 생성된 빔의 위치를 정하도록 구성되며;

이때에 VSD 물질은 광활성 성분을 포함하며 촉발성이어서 지정된 문턱 수준을 초과하는 에너지를 인가하여 유전 상태로부터 도전 상태로 절환시키고; 및

발광기는 비아용의 구멍을 형성하거나 형성할 VSD 물질층의 일부에 충분한 에너지를 제공하기 위한 빔을 조사하도록 구성되어, 이들 일부에서 VSD 물질이 지정된 문턱 에너지를 초과하고 유전 상태에서 도전 상태로 절환되도록 하는 시스템.